Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Таблица 10- Динамика потребления ПЭВП (млн. т) в 2003-2007 гг. (источник данных, приведенных во всех таблицах и на рисунках: Basell)

Регион	2003 г.	2006 г.	2007 г.
Западная Европа	5,08	5,36	5,5
Европа	6,18	7,06	7,2
Мир в целом	25,1	29,4	30,7

Другое – 8%

Трубы – 19%

Пленки – 18%

Литьевые изделия – 18%

Текстиль – 3%

Бензобаки – 3%

Выдувные изделия – 31%

 

Рис. 19. Видовая структура потребления ПЭВП в Западной Европе в 2005 г. (всего 5,235 млн.т)

Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП)

Таблица 11-Динамика потребления ПЭНП (млн. т) в 2003-2007 гг.

 

Регион	2003 г.	2006 г.	2007 г.
Западная Европа	4,54	4,42	4,44
Европа	5,80	5,90	5,96
Мир в целом	17,50	17,70	18,00

Кабельная изоляция – 4%

Другое – 4%

Литьевые изделия – 4%

Трубы и профили – 4%

Экструдируемые покрытия – 11%

Пленки – 73%

 

 

Рис. 20. Видовая структура потребления ПЭНП в Западной Европе в 2005 г. (всего 4,31 млн.т)

Полипропилен

Таблица 12-Динамика потребления ПП (млн. т) в 2003-2007 гг.

Регион	2003 г.	2006 г.	2007 г.
Западная Европа	7,7	8,14	8,35
Европа	8,96	10,12	10,53
Мир в целом	37,0	42,6	44,9

Другое – 4%

Выдувные изделия – 11%

Трубы и профили – 4%

Пленки – 18%

Волокна – 22%

Литьевые изделия – 4%

 

Рис.21. -Видовая структура потребления ПП в Европе в 2006 г. (всего 3,14 млн.т)

 

На июль 2007 г. суммарные мировые мощности в 2007 г. – 48,7 млн.т / г.

Обзор российского рынка ПЭ и ПП дан вице-президентом CREON Тамарой Хазовой . По оценке отдела аналитики CREON, производство ПЭ в 2007 г. составило 1244,7 тыс. , увеличившись почти на 16 % по сравнению с 2006 г. Объем внутреннего рынка до­стиг 1535 тыс. т. Доля экспорта в производстве составила 14,4 %, доля импорта на внутреннем рынке - 30,6 %.На российском рынке ПЭ сохраняется его дефицит, и поток импортного ПЭ в Россию продолжает увеличи­ваться, потому что действующие мощности не способны обеспечить потребности рынка, а новые мощности вводятся медленно. Так, в текущем году ожидается рост мощностей до 1923,6 тыс. т в год с 1469,3 тыс. т в год в 2007 г. В 2010 - 2015 гг. мощности могут возрасти до 4319,6 тыс. т в год, если будут реализованы все намерения по строительству новых заводов и расширению существующих производств ПЭ.

 

Таблица 13 -Состояние рынка ПЭ в 2000-2007 г.

Показатель	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007
Производство, тыс.т	918,9	948,7	998,8	1035,1	1065,8	1048,1	1074,3	1244,7
Экспорт, тыс.т	315,3	348,9	345,8	300,0	249,5	158,5	190,9	179,7
Импорт, тыс.т	100,7	120,0	105,8	153,1	175,9	214,9	372,3	470,0

 

 

Африка – 2,8%

Северная Америка – 25,6%

Россия – 2,1%

Европа – 21,3%

Южная Америка – 5,5%

Ближний Восток – 3%

Страны АТР – 38,0%

Другие страны СНГ – 1,0%

 

 

Рис. 22-Географическая структура мирового потребления ПЭ в 2007 г.

В 2007 г. потребление ПП в России составило 549,9 тыс. т, увеличившись по сравнению с предыдущим годом на 27,6 %, и имеет дальнейшие перспективы роста. В прошлом году активно развивались отдельные сегменты рынка (мебельная промышленность, упаковка), потребляющие такую продукцию из ПП, как БОПП-пленки, нетканые материалы «Спанбонд». В 2007 г. относительно 2006 г. экспорт вырос на 80,7%. По данным компании CREON, в перспективе до 2015 г. ожидается ежегодное повышение спроса на ПП в интервале 10-15%, что не исключает профицита мощностей производства и, как следствие, усиление экспортной ориентации производителей ПП.

 

Таблица 14- Состояние российского рынка ПП в 2000-2007 г.

Показатель	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007*
Производство, тыс.т	258,80	268,50	286,40	293,80	301,50	313,70	790,40
Экспорт, тыс.т	54,40	65,05	61,10	56,77	32,97	36,30	65,60
Импорт, тыс.т	22,98	36,53	52,96	65,10	145,30	153,50	125,10
Внутренний рынок, тыс.т	227,37	240,00	278,23	302,11	413,83	430,90	549,90

* - оценка

Вопросы для самоконтроля

1. Анализ рынка полиэтилена

2. Анализ рынка полипропилена

Лекция 3. Полиэтилен

ПЭ - термопластичный насыщенный полимерный углеводород молекулы которого состоят из этиленовых звеньев – СН₂ - СН₂ – и имеют конформацию плоского зигзага.

Полиэтилен это высокомолекулярный продукт полимеризации этилена (– СН₂ - СН₂ –)_n.

В зависимости от метода получения в настоящее время выпускается несколько типов ПЭ: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ).

Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) получают полимеризацией этилена при высоком давлении (100-350 МПА), температура 200-300^оС в присутствии инициаторов (кислород, перекиси). Молекулярная масса ПЭНП 20000-500000 (главным образом 20000-40000).

В промышленности ПЭНП (920-930 кг/м³) получают непрерывным методом полимеризации этилена в трубчатом реакторе или автоклаве.

Этилен – газ, кипит при 103,8^оС, замерзает при -169,2^оС, плотность – 567 кг/м³ при температуре кипения.

Полиэтилен низкой плотности - легкий, прочный, гибкий материал с низкой газо- и водопроницаемостью, хороший диэлектрик. Обладает высокой химиче­ской стойкостью к органическим растворителям и агрессивным средам при опре­деленных температурах и концентрациях.

Свойства некоторых марок ПЭНП приведены в таблице 15

 

Таблица 15 - Свойства некоторых базовых марок ПЭНП

Показатель	Марка
	10204-003	10604-007	15503-004
Плотность, кг/м3	923	923,5	919
Показатель текучести расплава при 190оС	0,3	0,7	0,4
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа	14,7	14,2	13,7
Относительное удлинение при разрыве, %	600	550	600

Примечание: Назначение и метод переработки:

10204-003 – напорные трубы (экструзия);

10604-007 – профильно-погонажные изделия (экструзия);

15503-004 – фитинги (литье под давлением).

 

В обозначении базовых марок ПЭНП первая цифра указывает на способ производства (1 — высокое давление при полимеризации). Две последующие цифры обозначают метод производства базовой марки. При использовании автоклавного метода порядковые номера от 01 до 49: при методе с использованием трубчатого реактора - от 50 до 99. Четвертая цифра указывает на способ усреднения полимера: холодным смешением - 0, в расплаве - 1. Пятая цифра обозначает группу плотности ПЭНП (ПЭВД).

1- 900-909 кг/м³         4 - 922-926 кг/м³

2- 910-916 кг/м³         5 - 927-930 кг/м³

3- 917-921 кг/м³         6 - 931-939 кг/м³

Цифры, расположенные после тире, указывают на значение показателя текучести расплава (ПТР), увеличенное в 10 раз. Например, обозначение 10703-020 показывает, что это базовая марка ПЭВД (1), полученная автоклавным синтезом (07), усредненная холодным перемешиванием гранул (0) и с плотностью третьей группы (3), то есть 917-921 кг/м³. ПТР этой марки составляет 2 г/10 мин.

Композиции на основе базовых марок обозначаются иначе. Первые три цифры показывают базовую марку (без ее расшифровки), а цифры после тире - номер рецептуры добавки. Например, 153-171 - композиция, приготовленная на основе базовой марки 153, то есть ПЭВД (1), синтез в трубчатом реакторе (53) номер рецептуры добавки 171 самозатухающая, стойкая к термофотоокислительному старению

Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) получают полимеризацией этилена при низком давлении (0,2 - 6 МПа), температуре 80-180°С с использованием металлоорганических катализаторов. Молекулярная масса ПЭВП может меняться в пределах 80000-3000000, однако основная масса полимера (стандартный ПЭВП) имеет молекулярную массу от 30000 до 700000.

В качестве катализаторов используются катализаторы Циглера – Натта, в том числе получаемый смешением диэтилаллюминийхлорида с тетрахлоридом – Al(C₂H₅)₂Cl · TiCl₄.

ПЭВП получают суспензионным, а также газофазным методом при среднем давлении .Выпускается стабилизированным в виде гранул или зернистого порошка. Марочный ассортимент ПЭВП широк. Свойства некоторых марок ПЭВП представлены в таблице 16.

 

Таблица 16-Свойства некоторых композиций ПЭВП, получаемых газофазным методом

 

Показатель	Марка
	273-81	273-79	277-73	276-75
Плотность, кг/м3	951-956	957-964	958-964	966-971
Показатель текучести расплава при 190оС и массе груза 5 кг, г/10 мин	0,40-0,65	0,30-0,50	17,0-25,0	2,6-3,2
Разрушающее напряжение при растяжении, Мпа	24,5	24,3	17,7	23,5
Относительное удлинение при разрыве, %	700	700	10-200	550
Ударная вязкость образца с надрезом, кДж/м2	10-12	12-15	2-3	5-6

Примечание: Назначение марок и метод переработки:

273-81 – изоляция проводов и кабелей (экструзия);

273-79 – профильно-погонажные изделия (экструзия);

277-73 – изделия культурно-бытового назначения и крупногабаритные технические изделия (литье под давлением);

276-75 – малогабаритные технические изделия (литье под давлением).

 

ПЭВП перерабатывается всеми способами, известными в техно­логии производства изделий из полимеров.

Маркировка базовых разновидностей суспензионного полиэтилена: первая цифра (2) указывает на синтез при низком давлении, а значит с использованием металлоорганических катализаторов. Две последующие цифры обозна­чают номер базовой марки (1-10), четвертая и пятая цифры - спо­соб усреднения и группу плотности, а цифры после тире - десятикратно увеличенное значение показателя текучести расплава (ПТР). Построение марки композиций на основе ПЭВП такое же как для ПЭНП. Например, марка 203-23 представлена на основе суспензионного ПЭНД (2) и базовой марки 03 с добавкой 23, прида­ющей антикоррозионные свойства и стойкость к свето- и термо­окислительной деструкции.

Газофазный ПЭВП (2) обозначается базовыми марками 71-77, а композиции на его основе цифрами номеров после тире. Например, марка 273-81 означает композицию на основе газофазного ПЭНД (273) с термостабилизатором (81) черного цвета, обеспечивающим повышенную стойкость к старению при эксплуатации.

Технологический процесс производства полиэтилена состоит из следующих основных стадий: приготовление катализатора, полимеризация этилена, выделение, промывка и сушка порошка полимера.

Свойства ПЭНП и ПЭВП

ПЭВП по сравнению с ПЭНП, характеризуется более высокой теплостойкостью, повышенными показателями физико-механических характеристик при растяжении и изгибе.

Структурная особенность ПЭВП в отличии от ПЭНП состоит в линейности его молекулярной организации. Количество ответвлений на 1000 атомов углерода составляет от 3 до 5. Разветвления затрудняют более плотную упаковку и препятствуют процессу кристаллизации.

Благодаря большей, чем в аморфной фазе, плотности упаковки макромолекул в кристаллитах повыша­ется и физическая плотность ПЭВП, достигающая 970 кг/м³ . Сущест­венно возрастают деформационно-прочностные свойства, по зна­чениям которых ПЭВП приближается к конструкционным пласт­массам, увеличиваются температура размягчения и температура кристаллизации (плавления), растет модуль упругости и твер­дость. Введение в ПЭВП армирующих волокнистых наполните­лей позволяет применять этот материал для изготовления эле­ментов емкостей и оболочек, а также изделий ответственного назначения. Свойственная всем полиэтиленам высокая химическая стойкость позволяет использовать некоторые марки ПЭВП в эндопротезировании, в производстве изделий биотехнологического и пищевого назначения.

Известен также сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), получаемый в виде порошка при низком давлении суспензионным методом. СВМПЭ отличается от обычных марок ПЭ более высокими прочностными характеристиками, износостойкостью, большей стойкостью к растрескиванию и ударным нагрузкам, к различ­ным агрессивным средам, способен сохранять свойства в широком интервале тем­ператур. Однако СВМПЭ не способен при повышении температуры переходить в вязкотекучее состояние, а только в размягченное, что затрудняет переработку СВМПЭ.

ПЭ не смачивается водой и другими полярными жидкостями. При комнатной температуре он не растворяется в органических растворителях. Лишь при повышении температуры (70°С и выше) он сначала набухает, а затем растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Лучшими растворителями являются ксилол, декалин, тетралин. При охлаждении растворов ПЭ выпадает в виде порошка.

Масла, жиры, керосин и другие нефтяные углеводороды практически не действуют на ПЭ; полимер высокой плотности проявляет к ним большую стойкость, чем полимер низкой плотности.

ПЭ устойчив к действию водных растворов кислот, щелочен и солей, но при температурах выше 60^оС серная и азотная кислоты быстро его разрушают.

В виде пленок ПЭ проницаем для многих газов (Н, О₂, СО₂, N2, СО, СН3, С₂Н5), но практически непроницаем для паров воды и полярных жидкостей. Проницаемость ПЭНП в 5-10 раз выше проницаемости ПЭВП.

Механические показатели ПЭ возрастают с увеличением плотности (степени кри­сталличности) и молекулярной массы. В виде топких пленок толщи­ной 40-100 мкм ПЭ (особенно полимер низкой плотности) обладает большой гибко­стью и некоторой прозрачностью, а в виде листов приобретает большую жесткость и непрозрачность. ПЭ устойчив к ударным нагрузкам. Он эксплуатируется в преде­лах температур от -80 до +60°С (ПЭНП) и до 100°С (ПЭВП). Вязкость расплава ПЭНП выше, чем ПЭВП, поэтому он перерабатывается в изделия легче.

ПЭ обладает низкой теплопроводностью и большим коэффициентом термиче­ского расширения.

Полиэтилен, наряду с широким комплексом положительных свойств, обладает и рядом недостатков. К ним относится в первую очередь уже ранее отмеченное старе­ние при действии солнечного света, ползучесть (развитие деформации при длитель­ном действии статических нагрузок), образование трещин в изделиях, находящихся длительное время в напряженном состоянии, невысокая рабочая температура (до 70 °С), недостаточная механическая прочность и в ряде случаев химическая стой­кость, горючесть, непрозрачность.

Ползучесть приводит к тому, что при конструировании изделий, подвергающих­ся длительному действию нагрузок, оперируют не разрушающим напряжением при растяжении, а пределом длительной прочности, который в несколько раз ниже и ра­вен 2,5 МПа для ПЭНП и 0,5 МПа для ПЭВП.

Области применения ПЭ

 

Изоляция электрических проводов. Высокие диэлектрические свойства поли­этилена и его смесей с полиизобутиленом, малая проницаемость для паров воды по­зволяют широко использовать его для изоляции электропроводов и изготовления кабелей, применяемых в различных средствах связи, сигнальных устройствах, систе­мах диспетчерского телеуправления, высокочастотных установках, для обмотки про­водов двигателей, работающих в воде, а также для изоляции подводных и коаксиаль­ных кабелей.

Кабель с изоляцией из полиэтилена имеет преимущества по сравнению с каучу­ковой изоляцией. Он легок, более гибок и обладает большей электрической прочно­стью.

Пленки и листы.Пленки и листы могут быть изготовлены из ПЭ любой плотно­сти. При получении тонких и эластичных пленок более широко применяется ПЭНП.

Кроме тонких пленок из ПЭ изготавливают листы толщиной 1-6 мм и шириной до 1400 мм. Их применяют в качестве футеровочного и электроизоляционного мате­риала и перерабатывают в изделия технического и бытового назначения методом пневмо- и вакуум-формования.

Большая часть продукции из ПЭНП служит упаковочным материалом, конкурируя с другими пленками (целлофановой, поливииилхлоридной, поливинилиденхлоридной, полиэтилентерефталатной, поливинилфторидно-полиэтилентерефталатной, из поливинилового спирта и др.), меньшая — используется для изготовления различ­ных изделий (сумок, мешков, облицовки для ящиков, коробок и других видов тары).

Из полиэтиленовой пленки изготовляют предметы домашнего обихода: плащи, скатерти, гардины, салфетки, передники, косынки и т. п. Пленка может быть нанесена с одной стороны на различные материалы: бумагу, ткань, целлофан, металлическую фольгу.

На основе пленок из ПЭ могут быть изготовлены липкие (клеящие) пленки или ленты, пригодные для ремонта кабельных линий высокочастотной связи и для защиты стальных подземных трубопроводов от коррозии. Полиэтиленовые пленки и ленты с липким слоем содержат на одной стороне слой из иизкомолекулярного полиизобутилена, иногда в смеси с бутилкаучуком. Выпускаются они толщиной 65-96 мкм, шириной 80-150 мм.

ПЭНП и ПЭВП применяют и для защиты металлических изделий от коррозии, Защитный слой наносится методами газопламенного и вихревого напыления.

Трубы. Из всех видов пластмасс ПЭ нашел наибольшее применение для изготовления методами экструзии и центробежного литья труб, характеризующихся легкостью, коррозионной стойкостью, незначительным сопротивлением движению жидкости, простотой монтажа, гибкостью, морозостойкостью, легкостью сварки.

Трубы из ПЭНП могут работать при температурах до 60°С, а из ПЭВП - до 100^оС. Такие трубы не разрушаются при низких температурах (до - 60°С) и при замерзании воды; они не подвержены почвенной коррозии.

Литьевые и формованные изделия.Одним из основных методов переработки ПЭ в штучные изделия является литье под давлением. Большое распространение в фар­мацевтической и химической промышленности получили бутылки из полиэтилена объемом от 25 до 5000 мл, а также посуда, игрушки, электротехнические изделия, решетчатые корзины и ящики. Центробежным формованием получают контейнеры объемом до 10 000 л.

Формованием и сваркой можно изготовить вентили, колпаки, контейнеры, части вентиляторов и насосов для кислот, мешалки, фильтры, различные емкости, ведра и т. п.

 

Вопросы для самоконтроля

1. ПЭНП, свойства способы получения

2. ПЭВП, свойства способы получения

3. Сверхвыокомолекулярный ПЭ

4. Применение ПЭ

5. Свойства ПЭ